DE19639284C1 - Verfahren zum Betreiben einer mit mindestens einem optischen Sensor verbundenen Schaltungsvorrichtung für eine berührungslos gesteuerte Sanitärarmatur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mit mindestens einem optischen Sensor verbundenen Schaltungsvor­ richtung für eine berührungslos gesteuerte Sanitärarmatur mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bei berührungslos gesteuerten Sanitärarmaturen besteht das Problem, daß zwischen der Reflexion der von dem Lichtsender des Sensors ausgesandten Strahlung an stationär vorhandenen Objekten und der Reflexion an dem Körperteil des Benutzers unterschieden werden muß. Insbesondere darf daher die ent­ sprechende Schaltungsvorrichtung der Armatur nicht so emp­ findlich eingestellt werden, daß bereits die Reflexion an den stationär vorhandenen Gegenständen zum Einschalten des Was­ sers führt. Andererseits darf aber die Schaltungsvorrichtung auch nicht zu unempfindlich sein, weil sonst die Ansprech­ empfindlichkeit der Armatur entsprechend gering wäre (hohe Totzeit zwischen Einbringen der Körperteile in den von dem Sensor überwachten Raum und dem Beginn des Wasserflusses).

Zur Einstellung einer optimalen Empfindlichkeit der entspre­ chenden Schaltungsvorrichtung einer Sanitärarmatur ist es beispielsweise aus der DE 34 08 261 C2 bekannt, den jeweili­ gen Meßwert mit einem Schwellwert zu vergleichen, der reprä­ sentativ für diejenige Strahlung ist, die von stationär vor­ handenen Objekten reflektiert wird. Dabei wird der Schwell­ wert mit Hilfe eines Langzeit-Mittelwertbildners ermittelt, welcher über eine verhältnismäßig große Zeitspanne hinweg einen Mittelwert der Empfangssignale bildet.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist einerseits der relativ hohe Aufwand, der mit der Ermittlung des Schwellwer­ tes verbunden ist. Andererseits benötigt die Schaltungsvor­ richtung zur Bildung des Mittelwertes ständig Strom, womit ein hoher Energieverbrauch verbunden ist.

Aus der DE 40 19 927 C2 ist ferner eine Schaltungsvorrichtung zur Ansteuerung einer berührungslos arbeitenden Sanitärarma­ tur bekannt, bei der zur Einstellung der optimalen Empfind­ lichkeit in vorgegebenen Zeitabschnitten automatisch die Sendeleitung des entsprechenden Lichtsenders so lange erhöht wird, bis durch die an einem stationär vorhandenen Objekt reflektierte Strahlung die Auswerteschaltung anspricht. Anschließend wird dann die Leistung des Lichtsenders wieder etwas reduziert und mit verminderter Leistung des Senders in den Normalbetrieb übergegangen.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist unter anderem, daß aufgrund der hohen Empfindlichkeit der Schaltungsvorrich­ tung - und der damit verbundenen entsprechend hohen Ansprech­ empfindlichkeit der gesamten Armatur - das von der Schaltungs­ vorrichtung angesteuerte Magnetventil häufig das Wasser auch dann einschaltet, wenn es nicht benötigt wird. Bei Verwendung dieser bekannten Schaltungsvorrichtungen ergibt sich daher ein relativ hoher Wasserverbrauch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstig realisierbares Verfahren anzugeben, bei dessen Anwendung sicher vermieden wird, daß Reflexionen an den stationär vor­ handenen Gegenständen (Umgebungslicht) zum Einschalten des Wassers führen, ohne daß hierzu die Empfindlichkeit der Schaltungsvorrichtung reduziert werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung offenbart der Unteranspruch.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem ersten Zeitintervall δt1 mit dem Strahlungsempfänger des Sensors nur die Lichtintensität (J1) des Umgebungslichtes in dem von dem Sensor zu überwachenden Raum gemessen. Anschließend wird in einem zweiten Zeitintervall δt2, welches sich unmittelbar an das erste Zeitintervall anschließt, ein Lichtimpuls erzeugt und mit dem Strahlungsempfänger erneut die Lichtintensität (J2) gemessen. Die Schaltungsvorrichtung erzeugt anschließend nur dann ein Schaltsignal zur Betätigung des steuerbaren Ven­ tiles, wenn die beiden gemessenen Lichtintensitätswerte J1, J2 sich um einen vorgebbaren Betrag unterscheiden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich nicht nur außer­ ordentlich leicht realisieren, sondern weist auch den Vorteil auf, daß die mit diesem Verfahren betriebene Schaltungsvor­ richtung sehr energiesparend arbeitet, da der gesamte Vorgang (Schwellwertermittlung und Bewertung des Meßsignales) jeweils innerhalb eines Meßzyklusses erfolgen kann.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zei­ gen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Schaltungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2a-2d Diagramme zur Erläuterung der Erfindung.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Schaltungsvorrichtung bezeichnet, die mit einem optischen Sensor 2 und über eine elektrische Lei­ tung 4 mit einem steuerbaren Magnetventil 5 einer berührungs­ los gesteuerten Sanitärarmatur verbunden ist.

Der optische Sensor 2 enthält einen Lichtsender 6 (z. B. eine LED) und einen Strahlungsempfänger 7 (z. B. eine Fotodiode). Der Lichtsender 6 ist mit einem Sendegenerator 8 und dieser über eine elektrische Leitung 9 mit einem Mikrocontroller 10 verbunden. Dem Strahlungsempfänger 7 ist ein Verstärker 11 nachgeschaltet, dessen Ausgang über eine Leitung 12 mit dem Mikrocontroller 10 verbunden ist.

Außerdem ist der Mikrocontroller 10 über einen Schaltver­ stärker 13 mit der Leitung 4 zur Ansteuerung des Ventiles 5 verbunden.

Im folgenden wird anhand der in den Fig. 2a-2c dargestellten Diagramme auf die Wirkungsweise der Schaltungsvorrichtung 1 sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens eingegangen:

Dabei zeigt Fig. 2a durch den Mikrocontroller 10 gebildete Zeittore 15, während die von dem Verstärker 11 kommenden Empfangssignale ausgewertet werden.

Fig. 2b gibt den zeitlichen Verlauf der von dem Mikrocontrol­ ler 10 erzeugten Triggersignale 16 wieder, die über die Lei­ tung 9 (Fig. 1) zu dem Sendegenerator 8 gelangen und von diesem in entsprechende elektrische Signale umgewandelt werden, welche den Lichtsender 6 zur Abgabe impulsförmiger Lichtsignale veranlassen.

Fig. 2c schließlich zeigt die während der Zeittore auftre­ tenden Empfangssignale 17, die in den Mikrocontroller 10 - gegebenenfalls in komprimierter Form - eingelesen werden. Die Empfangssignale setzen sich aus zwei Signalwertanteilen zu­ sammen: Einem ersten, während eines Zeitintervalles δt1 ge­ messenen Signalwertanteil 18 mit konstanter Lichtintensität J1, die für das Umgebungslicht charakteristisch ist, und einem zweiten, während eines Zeitintervalles δt2 gemessenen Signalwertanteil 19 mit etwas erhöhter Lichtintensität J2 aufgrund des von dem Lichtimpuls in den Strahlungsempfänger gelangenden Streulichtanteiles.

Tritt ein Benutzer an die Armatur heran und hält z. B. seine Hände 20 (Fig. 1) in den von dem Sensor 2 überwachten Bereich, so erhöht sich durch die reflektierte Strahlung des Lichtes die Lichtintensität J2 des zweiten Signalwertanteiles 19. Am Ausgang des Verstärkers 11 ergibt sich dann das in Fig. 2c mit 21 bezeichnete Empfangssignal. Dieses überschreitet einen Schwellwert 22, der einen konstanten Abstand 23 von dem Emp­ fangssignal 17 aufweist. Mit Überschreiten des Schwellwertes 22 erzeugt der Mikrocontroller 10 einen Schaltimpuls 24, der über die elektrische Leitung 4 (Fig. 1) dem Magnetventil 5 zugeführt wird und dieses öffnet.

Bezugszeichenliste

1 Schaltungsvorrichtung
2 optischer Sensor
4 elektrische Leitung
5 Magnetventil
6 Lichtsender
7 Strahlungsempfänger
8 Sendegenerator
9 elektrische Leitung
10 Mikrocontroller
11 Verstärker
12 Leitung
13 Schaltverstärker
15 Zeittor
16 Triggersignal
17 Empfangssignal
18, 19 Signalwertanteile
20 Hand
21 Empfangssignal
22 Schwellwert
23 Abstand, Betrag
24 Schaltimpuls

Claims (2)

1. Verfahren zum Betreiben einer mit mindestens einem op­ tischen Sensor (2) verbundenen Schaltungsvorrichtung (1) für eine berührungslos steuerbare Sanitärarmatur mit einem elektrisch steuerbaren Ventil (5) zum Ein- und Ausschalten des Wassers, wobei der Sensor (2) einen Lichtsender (6) und mindestens einen Strahlungsempfänger (7) umfaßt und wobei der Lichtsender (6) taktweise zur Erzeugung von Lichtimpulsen angeregt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß während eines ersten Zeitintervalles (δt1) mit dem Strahlungsempfänger (7) des Sensors (2) die Lichtintensität (J1) des Umgebungslichtes in dem von dem Sensor (2) zu überwachenden Raum gemessen wird, daß in einem zweiten, sich an das erste Zeitintervall (δt1) unmittelbar anschließende Zeitintervall (δt2) ein Licht­ impuls erzeugt und mit dem Strahlungsempfänger (7) er­ neut die Lichtintensität (J2) gemessen wird, und daß die Schaltungsvorrichtung (1) nur dann ein Schaltsignal zur Betätigung des steuerbaren Ventiles (5) erzeugt, wenn die beiden gemessenen Lichtintensitätswerte (J1, J2) sich um einen vorgebbaren Betrag (23) unterscheiden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem ersten Zeitintervall (δt1) gemessene Licht­ intensitätswert (J1) in dem Speicher eines Mikrocontrol­ lers (10) abgelegt wird, daß der in dem sich anschließ­ enden zweiten Zeitintervall (δt2) gemessene Lichtinten­ sitätswert (J2) ebenfalls dem Mikrocontroller (10) zugeführt und mit dem ersten Lichtintensitätswert (J1) verglichen wird, und daß der Mikrocontroller (10) bei Abweichung der beiden Lichtintensitätswerte (J1, J2) entsprechende Schaltimpulse (24) zur Ansteuerung des elektrisch steuerbaren Ventiles (5) erzeugt.